IEC 63585:2026

• Abstract:

  IEC 63585:2026 This document gives guidelines to the transformer operator in evaluating dissolved gas analysis (DGA) data obtained from natural ester according to IEC 62770 and synthetic ester according to IEC 61099 in liquid filled transformers and similar equipment.; This document includes the following:; - gas generation in a natural and synthetic ester-filled transformer;; - DGA interpretation methods;; - gas concentration guide values valid for the use of DGA interpretation tools;; - nterpretation of the dissolved gas analysis results;; - recommended actions based on the interpretation of dissolved gas analysis results;; - examples of faulty equipment.

• Status: Published
• Publication Date: 23-Jul-2026
• ICS: 29.040.10 - Insulating oils
• Technical Committee: TC 10 - Fluids for electrotechnical applications
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 24-Jul-2026
• Completion Date: 21-Aug-2026

Overview

IEC 63585:2026 – Interpretation of Dissolved Gas Analysis (DGA) in Natural and Synthetic Esters is an international standard developed by the International Electrotechnical Commission (IEC). This standard provides comprehensive guidelines for evaluating dissolved gas analysis in natural esters (as per IEC 62770) and synthetic esters (as per IEC 61099) used as insulating liquids in transformers and similar electrical equipment. The document supports transformer operators and asset managers in the accurate interpretation of DGA data, facilitates effective maintenance decision-making, and aims to improve equipment reliability and longevity across various power and industrial applications.

IEC 63585:2026 addresses the complete process of gas generation, detection, analysis, and recommended actions based on DGA results. It bridges the knowledge gap in the application of DGA to ester-filled equipment, where properties and gas evolution patterns can differ significantly from those found in mineral oil-filled transformers.

Key Topics

• Gas Generation in Ester-Filled Transformers: The standard discusses typical gases produced during normal operation and fault conditions, highlighting differences in gas patterns due to the chemical structure of natural and synthetic esters.

• DGA Interpretation Methods: Guidance is provided on interpreting the results of dissolved gas analysis, with references to percentile gas concentration values and established diagnostic gas ratios tailored to ester liquids.

• Trend and Database Analysis: The approach emphasizes the use of historical DGA data and percentile thresholds (e.g., 90 or 95 percentiles) to identify abnormal behavior, providing context beyond fixed alarm limits.

• Recommended Actions: Practical steps and decision pathways are offered for operators based on the interpretation results, supporting prevention of failures and timely maintenance intervention.

• Examples and Case Studies: Real-world interpretation schemes and examples of faulty equipment are included to illustrate common scenarios, trending evaluations, and diagnostic challenges in ester-filled transformers.

Applications

The practical value of IEC 63585:2026 lies in its direct support of power system reliability and environmental stewardship. Key applications include:

• Condition Monitoring of Transformers: DGA is a critical technique for detecting incipient faults, such as partial discharges, thermal faults, and arcing, in transformers utilizing natural or synthetic ester dielectric fluids.

• Predictive and Preventive Maintenance: By understanding and applying the interpretation methods outlined, asset managers can schedule maintenance activities proactively, reducing unplanned outages and extending transformer service life.

• Environmental Compliance: Natural and synthetic esters are increasingly used in sensitive locations due to their biodegradable properties and lower fire risks. IEC 63585:2026 aids utilities and industries in maintaining such equipment effectively, ensuring compliance with environmental and safety regulations.

• Factory Acceptance Testing (FAT): The standard covers dissolved gas analysis protocols during acceptance testing of new equipment, contributing to quality assurance before commissioning.

• Asset Management Programs: Integrating DGA results with asset management strategies improves decision-making for repairs, refurbishment, or replacement.

Related Standards

IEC 63585:2026 references and aligns with several essential standards in transformer maintenance and diagnostics, including:

• IEC 62770: Specification for natural ester insulating liquids.
• IEC 61099: Specification for synthetic ester insulating liquids.
• IEC 60567: Guidelines for sampling and analyzing gases in insulating liquids.
• IEC 60599: Interpretation of gas analysis for mineral oil-filled electrical equipment.
• IEC 60475: Methods of sampling insulating liquids.
• Additional guidance relevant to tap-changers, transformer aging, and specific ester blends can be found in IEC 63012 and other referenced documents.

---

By incorporating IEC 63585:2026 into maintenance protocols, power utilities, industrial users, and transformer manufacturers benefit from improved diagnostic accuracy for ester-filled equipment, protecting valuable assets and supporting the transition to more sustainable insulating fluids. This standard is a critical resource for anyone involved in the operation, maintenance, or design of modern electrical power systems.

IEC 63585 ®
Edition 1.0 2026-07
INTERNATIONAL
STANDARD
Interpretation of dissolved gas analysis (DGA) in natural and synthetic esters

ICS 29.040.10  ISBN 978-2-8327-1390-7

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CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms, definitions, abbreviated terms, chemical names and formulae . 7
3.1 Terms and definitions. 7
3.2 Abbreviated terms and chemical names and formulae . 9
3.2.1 Chemical names and formulae . 9
3.2.2 Abbreviated terms . 10
4 Examples for gas generation in a natural and synthetic ester-filled transformer . 10
4.1 General . 10
4.1.1 General . 10
4.1.2 Physical and chemical properties . 10
4.1.3 Gassing behaviour under dielectric breakdown and thermal stress under
laboratory scale experiments . 11
4.1.4 Stray gassing under thermo-oxidative stress . 13
5 Interpretation schemes . 15
5.1 General . 15
5.2 90 or 95 percentiles of gas concentrations . 16
5.3 Gas ratios . 17
5.3.1 General . 17
5.3.2 Two-gas ratios for partial discharge (PD) in synthetic and natural esters . 18
5.3.3 Two-gas ratios for discharge (D) in synthetic and natural esters . 18
5.3.4 Two-gas ratios for thermal fault (T) in synthetic esters . 18
5.3.5 Two-gas ratios for thermal fault (T) in natural esters . 19
5.3.6 General considerations for two-gas ratios . 19
5.4 Gas increase rates . 20
5.5 Trend analysis . 20
5.6 Graphical representation . 21
6 Dissolved gas analysis during factory acceptance tests (FATs) . 21
7 Database interpretation . 21
7.1 General . 21
7.2 Uncertainties in the database interpretation . 22
7.3 Restrictions of database interpretation . 22
8 DGA reliability . 22
9 DGA verifications . 22
10 Recommended actions based on the interpretation of dissolved gas analysis
results . 23
11 Examples of equipment with gas evolution and trend analysis . 23
Annex A (informative) Solubility of gases in various insulating liquids . 24
Annex B (informative) Results of database evaluation . 25
B.1 Database on natural esters (µl/l) . 25
B.2 Database on synthetic esters (µl/l) . 26
Annex C (informative) Examples of equipment with gas evolution and trend analysis . 27
C.1 General . 27
C.2 Corona partial discharge (PD) example . 27
C.2.1 General . 27
C.2.2 Interpretation scheme . 27
C.2.3 Graphical representations . 28
C.2.4 Transformer inspection for example C.2 . 29
C.3 Discharge (D) example . 30
C.3.1 General . 30
C.3.2 Interpretation scheme . 30
C.3.3 Graphical representations . 31
C.3.4 Transformer Inspection for example C.3 . 32
C.4 Thermal (T) example . 32
C.4.1 General . 32
C.4.2 Interpretation scheme . 33
C.4.3 Graphical representations . 33
C.4.4 Transformer inspection for example C.4 . 34
C.5 Trend development: Example C.5 . 35
C.5.1 General . 35
C.5.2 Interpretation scheme . 36
C.5.3 Graphical representations . 36
C.5.4 Transformer inspection for example C.5 . 37
C.6 Trend development: Example C.6 . 37
C.6.1 General . 37
C.6.2 Interpretation scheme . 38
C.6.3 Graphical representations . 38
C.6.4 Transformer inspection for example C.6 . 39
Annex D (informative) Available information on dissolved gas analysis of mono- and
blended esters . 40
D.1 Palm fatty acid ester (PFAE) . 40
D.2 Blended esters according to IEC 63012 [33] . 40
Bibliography . 41

Figure 1 – Relative gas generation after 100 breakdowns in accordance with
IEC 60156 [37] (5 s pause between breakdowns without stirring) . 12
Figure 2 – Gas generation after ageing at 120°C for 64 h on air saturated insulated
liquids . 12
Figure 3 – Hydrogen generation in µl/l because of stray gassing . 13
Figure 4 – Methane generation in µl/l because of stray gassing . 13
Figure 5 – Ethane generation in µl/l because of stray gassing . 14
Figure 6 – Carbon monoxide generation in µl/l because of stray gassing . 14
Figure C.1 – Photography of X-wax found after inspection . 29
Figure C.2 – Photography of the conductor ruptures in example C.3 . 32
Figure C.3 – Graphical trend representation for example C.5 . 36
Figure C.4 – Graphical trend representation of example C.6 . 38

Table 1 – Example of the dependence of dissolved gas formation (µl/l) on the linolenic
acid content of the base natural liquid (at 120 °C for 164 h) [11] . 14
Table 2 – Example illustrating the dependence of the unsaturation level
on the base oil type . 19
Table A.1 – Examples of solubility coefficients at 25 °C reported by IEC 60567:2023,
Annex A, Table A.1 . 24
Table B.1 – Percentiles of individual gases generated from different unspecified types
of natural esters . 25
Table B.2 – Percentiles of individual gases generated from soybean based natural
ester . 25
Table B.3 – Percentiles of individual gases generated from high-oleic sunflower based
natural ester . 25
Table B.4 – Percentiles of individual gases generated from synthetic esters . 26
Table C.1 – Transformer data for example C.2 . 27
Table C.2 – DGA results (in µl/l) for example C.2 . 27
Table C.3 – Interpretation scheme according to clause 5.2 to 5.5 for example C.2 . 27
Table C.4 – Duval triangle for example C.2 . 28
Table C.5 – Duval pentagon for example C.2 . 29
Table C.6 – Transformer data for example C.3 . 30
Table C.7 – DGA results (in µl/l) for example C.3 . 30
Table C.8 – Interpretation scheme according to clause 5.2 to 5.5 for example C.3 . 30
Table C.9 – Duval triangle for example C.3 . 31
Table C.10 – Duval pentagon for example C.3 . 31
Table C.11 – Transformer data for example C.4 . 32
Table C.12 – DGA results (in µl/l) for example C.4 . 33
Table C.13 – Interpretation scheme according to clause 5.2 to 5.5 for example C.4 . 33
Table C.14 – Duval triangle for soybean-based natural ester for example C.4 . 34
Table C.15 – Duval pentagon for soybean-based natural ester for example C.4 . 34
Table C.16 – Transformer data for example C.5 . 35
Table C.17 – DGA results (in µl/l) for example C.5 . 35
Table C.18 – Interpretation scheme according to clause 5.2 to 5.5 for example C.5 . 36
Table C.19 – Duval pentagon for soybean-based natural ester example C.5 . 37
Table C.20 – Transformer data for example C.6 . 37
Table C.21 – DGA Results (in µl/l) for example C.6. 37
Table C.22 – Interpretation scheme according to clause 5.2 to 5.5 for example C.6 . 38
Table C.23 – Duval pentagon for soybean-based natural ester example C.6 . 39

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
Interpretation of dissolved gas analysis (DGA) in natural
and synthetic esters
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international
co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and
in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports,
Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as "IEC Publication(s)"). Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with
may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for
Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between
any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) IEC draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). IEC takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in
respect thereof. As of the date of publication of this document, IEC had not received notice of (a) patent(s), which
may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent
the latest information, which may be obtained from the patent database available at https://patents.iec.ch. IEC
shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
IEC 63585 has been prepared by IEC technical committee 10: Fluids for electrotechnical
applications. It is an International Standard.
The text of this International Standard is based on the following documents:
Draft Report on voting
10/1302/FDIS 10/1305/RVD
Full information on the voting for its approval can be found in the report on voting indicated in
the above table.
The language used for the development of this International Standard is English.
This document was drafted in accordance with ISO/IEC Directives, Part 2, and developed in
accordance with ISO/IEC Directives, Part 1 and ISO/IEC Directives, IEC Supplement, available
at www.iec.ch/members_experts/refdocs. The main document types developed by IEC are
described in greater detail at www.iec.ch/publications.
The committee has decided that the contents of this document will remain unchanged until the
stability date indicated on the IEC website under webstore.iec.ch in the data related to the
specific document. At this date, the document will be
– reconfirmed,
– withdrawn, or
– revised.
INTRODUCTION
Dissolved gas analysis (DGA) is one of the most widely used diagnostic tools for detecting and
evaluating faults in electrical equipment filled with insulating liquid, independently of whether
this is mineral oil, ester or silicone insulating liquid. However, interpretation of DGA results is
often complex and should always be done with care, involving experienced personnel. The
standards for gas-in-oil interpretation are understood as a guideline tool. For although there is
a scientific basis for explaining the formation of gases, the interpretation of the data in terms of
cause of failure(s) is not an exact science but derived from empirical evidence from which rules
of interpretation have been deduced.
Similar guidance for DGA evaluation (interpretation) exists already for mineral oil anchored in
numerous national and international standards, for example IEC 60599 or
TM 1 TM
IEEE Std C57 .104-2019 [35] . IEEE Std C57 .155-2014 [36] describes the evaluation of
the dissolved gas analysis of esters (mainly natural esters) based on absolute values.
Synthetic ester insulating liquids have been used in electrical equipment since the late 70s,
natural esters since the late 90s. The electrical energy demand is growing and with it the
demand for synthetic and natural esters. Synthetic and natural esters are often used in
susceptible environmental areas, due to their high flash and fire points (when stringent fire
requirements are demanded) and extended to numerous applications, even independently of
their limited flammability. There are some standards for the maintenance of the liquid itself but
few for the interpretation of the dissolved gas analysis. This document gives guidance for the
interpretation of dissolved gas analysis in ester-filled equipment.

___________
Numbers in square brackets refer to the Bibliography.
1 Scope
This document gives guidelines to the transformer operator in evaluating dissolved gas analysis
(DGA) data obtained from natural ester according to IEC 62770 [31] and synthetic ester
according to IEC 61099 [29] in liquid filled transformers and similar equipment. Due to limited
information on equipment filled with mono- and blended esters (IEC 63012 [33]) at present they
are included in Annex D.
Ester liquids are present in the whole range of applications including transport and distribution
networks, industrial, traction, wind and solar transformers as reflected in the tables related to
the data gathered in this document. Nowadays their use has been extended to power
transformers. Ester liquids are also increasingly used in combination with tap-changers. Due to
insufficient DGA data available, switching equipment is excluded from this document.
This document includes the following:
– gas generation in a natural or synthetic ester-filled transformer;
– gas concentration guide values valid for the use of DGA interpretation tools;
– methods for the interpretation of the dissolved gas results;
– recommended actions based on the interpretation of dissolved gas analysis results;
– examples of faulty equipment.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies.
For undated references, the latest edition of the referenced document (including any
amendments) applies.
IEC 60475, Method of sampling insulating liquids
IEC 60567:2023, Oil-filled electrical equipment - Sampling of free gases and analysis of free
and dissolved gases in mineral oils and other insulating liquids - Guidance
IEC 60599:2022, Mineral oil-filled electrical equipment in service - Guidance on the
interpretation of dissolved and free gases analysis
3 Terms, definitions, abbreviated terms, chemical names and formulae
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following
addresses:
– IEC Electropedia: available at https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
NOTE Terms more specific to the interpretation of DGA and validated by TC10 experts are also used.
3.1.1
insulating liquids
3.1.1.1
natural ester
vegetable oils obtained from seeds and oils obtained from other suitable biological materials
and comprised of triglycerides
[SOURCE: IEC 62770:2024 [31], 3.1.2]
3.1.1.2
synthetic ester
synthetic organic esters for electrical purposes fulfilling the requirements of Specification Sheet
1 (Transformer ester – Type T1) in IEC 61099
Note 1 to entry: See IEC 61099:2010, Clause 9.
3.1.2
fault
unplanned occurrence or defect in an item which may result in one or more failures of the item
itself or of other associated equipment
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.1]
3.1.3
failure
loss of ability to perform as required
Note 1 to entry: In electrical equipment, failure will result from a damage, fault or incident necessitating outage,
repair or replacement of the equipment, such as internal breakdown, rupture of tank, fire or explosion.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.5]
3.1.4
electrical fault
partial or disruptive discharge through the insulation
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.6]
3.1.5
partial discharge
electric discharge that only partially bridges gaseous, liquid or solid insulation
Note 1 to entry: Corona partial discharges can form in gaseous voids in solid insulation poorly impregnated with oil,
or in bubbles of trapped air. Corona partial discharges produce very specific gases - mostly hydrogen - and are
abbreviated by convention in IEC 60599 as "PD" or "corona PD". As a result of very large numbers of corona PDs,
X-wax (polymerized solid from the insulating liquid) can sometimes be formed. It is often difficult to find by visual
inspection.
Note 2 to entry: Scintillations of low energy and "tracking" on the surface of insulating materials, detected during
electrical tests, are often described as partial discharges but should rather be considered as disruptive discharges
of low energy, since they are the result of local dielectric breakdowns of high ionization density, or small arcs
according to the conventions of physics. They are characterized by the formation of acetylene.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.7, modified – modified to include detailed description.]
3.1.6
disruptive discharge
passage of an electric arc following electric breakdown
Note 1 to entry: Depending on the amount of energy contained in the discharge, it will be described as a discharge
of low or high energy based on the maximum current, and the amount of damage to the insulating material.
[SOURCE: IEC 60050-212:2010 [23], 212-11-46]
3.1.7
thermal fault
excessive temperature rise in the insulation
Note 1 to entry: Typical causes are
– insufficient cooling or lack of circulation of the insulating liquid;
– excessive heat circulating in adjacent metal parts (e. g. as a result of bad contacts),
– losses due to eddy currents, stray losses or leakage flux;
– excessive currents circulating through the insulation (as a result of high dielectric losses), leading to a thermal
runaway;
– overheating of internal winding, selector or bushing connection lead;
– overloading.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.9]
3.1.8
90 or 95 percentiles of gas concentrations and rates of gas increase
upper gas concentrations found in an arbitrary percentage of equipment in service (e.g. 90 %
or 95 % of the population) ranked in gas concentration increasing order
Note 1 to entry: Alternatively other values based on justified utility or user experience can be applied.
Note 2 to entry: Those values will differ in different types of equipment and in different networks, depending on age
of transformer, type and location of the fault, operating practices (load levels, climate, etc.) and will be also dependent
on the available number of equipment and analyses included in the evaluated databases.
Note 3 to entry: 90 or 95 percentiles are not intended to be used as thresholds, alerts or alarm limits, but are
intended to trigger deeper investigation diagnoses.
3.2 Abbreviated terms and chemical names and formulae
3.2.1 Chemical names and formulae
Name Formula
Nitrogen N
Oxygen O
Hydrogen H
Carbon monoxide CO
Carbon dioxide CO
Methane CH
Ethane C H
2 6
Ethylene C H
2 4
Acetylene C H
2 2
NOTE Acetylene and ethyne are both used for C H ; ethylene and ethene are both used for C H . In this
2 2 2 4
document, the chemical names ethylene and acetylene are used.

3.2.2 Abbreviated terms
D disruptive discharge – see 3.1.6
DGA dissolved gas analysis (see IEC 60567)
FAT factory acceptance tests
OLTC on load tap changer
PD partial discharges – see 3.1.5
PFAE palm fatty acid ester
SFRA sweep frequency response analysis
T thermal fault – see 3.1.7
µl/l V /V in µl/l, which corresponds to parts per million (1 ppm) by volume of gas in oil.
gas oil
See IEC 60567:2023, 9.7, note 1.
4 Examples for gas generation in a natural and synthetic ester-filled
transformer
4.1 General
4.1.1 General
Esters are used in susceptible environmental areas and inland and offshore wind applications.
The disposal of esters, chemicals and sample containers mentioned in this document, however,
can be subject to regulatory requirements and every precaution should be taken to prevent their
release into the environment.
The different properties result in different values in the maintenance procedures, for example
acidity, as described in IEC 61203 [30] and IEC 62975 [32], and can influence the gassing
behaviour of synthetic and natural esters.
Ester liquids have been already used for many years in electrical equipment. The most common
use is with distribution and industrial (traction and offshore) transformers. Up to now the
experience with medium and power transformers is limited, due to the relatively low number of
esters-filled transformers of this type. This is reflected in the databases gathered.
Fault gases generated in ester liquids under fault conditions are the same as those generated
in mineral oil, however, the ratios and rates can be different. This can be due to the differences
in their molecular structure in comparison to mineral oils. There is ambiguity, e.g. concerning
absolute values to be used as a trigger or gas ratios.
The solubility and volatility behaviour of gases with temperature in esters follows similar rules
as in mineral oil.
As mentioned in the Introduction, interpretation schemes for mineral oil and esters are to be
regarded as a guideline and not as exact rules.
4.1.2 Physical and chemical properties
Natural and synthetic esters exhibit different chemical and physical properties than mineral oils
(see IEC 62770 [31] and IEC 61099 [29]). The higher viscosity in comparison to mineral
insulating oils can result in longer arcing times with arc-breaking type on load tap changers
(OLTCs) [1]. For this reason, vacuum-type OLTCs are preferred.
Esters can be hydrolysed by water, which can lead to higher acidity and eventually to higher
carbon dioxide concentration. Oxidation in free breathing equipment in case of synthetic esters
can also lead to a higher carbon dioxide concentration. There is, however, no evidence that CO
and CO gases generated are connected to the degradation of cellulose material (as evident in
mineral oil). Since many ester-filled transformers can have paper or aramid insulation (or both),
at this stage it is difficult to evaluate the source of high carbon dioxide concentration.
Natural ester molecules are composed of long chains of hydrocarbons and can have one or
more double bonds called unsaturations. Multiple unsaturated double bonds will cause the
development of ethane and hydrogen, especially in the presence of air. This gas formation is
mainly due to the decomposition of some specific poly-unsaturated fatty acids, such as linolenic
acid, which are more present in certain types of esters such as those of soybean- and rapeseed-
based than those of high oleic sunflower-based. Unsaturated bonds facilitate oxidation;
therefore, unused natural esters are recommended for application only in equipment that is not
open to atmosphere because these liquids are prone to rapid oxidation. Ethane is expected to
be present in natural ester liquid due to the reaction of free radicals. Typically, the gas
concentration tends to stabilize over time; however, if the ethane continues to increase, this
can indicate the presence of air in the transformer.
NOTE Some monoesters and blends of monoesters can have lower viscosity, see Annex D.
4.1.3 Gassing behaviour under dielectric breakdown and thermal stress under
laboratory scale experiments
4.1.3.1 General
User experience from laboratory tests shows that the main fault manifestations in gas-in-oil
analyses are similar to those of mineral oil. A lot of systematic research on gassing experience
and comparison has been carried out. Results of gas-in-oil behaviour under vacuum extraction
of uninhibited mineral oil, synthetic ester and soybean-based natural ester under dielectric and
thermal conditions are shown below.
NOTE Compared to mineral oils, esters show different behaviour under dielectric stress like formation and
propagation of streamers, streamer propagation, positive and negative polarities in comparison to mineral oils. Also,
their electrostatic charging tendency is different [2], [3]. Also the gassing tendency (according to IEC 60628 [27]) of
synthetic and natural esters is different.
4.1.3.2 Example for gas generation under dielectric breakdown conditions [4]
An example for the gas generation under breakdown conditions is shown in Figure 1.
NOTE In this experiment a stray gassing uninhibited mineral oil according to IEC 60296 and soybean-based natural
ester have been used.
Figure 1 – Relative gas generation after 100 breakdowns in accordance with
IEC 60156 [37] (5 s pause between breakdowns without stirring)
4.1.3.3 Example for gas generation under thermal stress conditions [4]
An example for gas generation after ageing at 120 °C for 64 h on air saturated insulated liquids
(i.e., thermal stray gassing of oil according to the definition of [7]), is shown in Figure 2. At this
temperature a gassing level comparable to stray gassing (see 4.1.4) is expected. However, in
the case of a thermal fault, the amount of methane and ethylene produced will be much higher
[5], [6].
NOTE In this experiment a stray gassing uninhibited mineral oil according to IEC 60296 and soybean-based natural
ester have been used.
Figure 2 – Gas generation after ageing at 120°C for 64 h
on air saturated insulated liquids
Similarity in the gas pattern between ester liquids and mineral oil under corona partial discharge
conditions has been found in other publications [8], [9]. Although the gas patterns of synthetic
and natural esters for partial discharge, discharge and thermal faults are similar to those for
mineral oils, the individual gas concentrations can be different.
4.1.4 Stray gassing under thermo-oxidative stress
Stray gassing investigations on the presence and absence of air, as well as in the presence
and absence of copper have been carried out by CIGRE WG D1.70 at 105°C for 48 h [10]. The
results for synthetic ester (see IEC 61099 [29]) and for soybean-based natural ester (see
IEC 62770 [31]) compared to uninhibited mineral oil (see IEC 60296 [26]) are presented in
Figure 3 a) to Figure 3 c) (hydrogen), Figure 4 a) to Figure 4 c) (methane), Figure 5 a) to
Figure 5 c) (ethane) and Figure 6 a) to Figure 6 c) (carbon monoxide), respectively. No
acetylene has been generated under these test conditions. The amount of ethylene generated
under these conditions using those insulating liquids was negligible, therefore not presented in
the graphic. Behaviour of other types of natural esters can be different.

a) Synthetic ester b) Soybean-based natural c) Uninhibited mineral oil
ester
NOTE This experiment was carried out at 105 °C for 48 h under following conditions: air – air saturated, air+Cu –
air saturated in the presence of copper, N – nitrogen saturated, N +Cu – nitrogen saturated in the presence of
2 2
copper.
Figure 3 – Hydrogen generation in µl/l because of stray gassing

a) Synthetic ester b) Soybean-based natural c) Uninhibited mineral oil
ester
NOTE This experiment was carried out at 105 °C for 48 h under following conditions: air – air saturated, air+Cu –
air saturated in the presence of copper, N – nitrogen saturated, N +Cu – nitrogen saturated in the presence of
2 2
copper.
Figure 4 – Methane generation in µl/l because of stray gassing
a Synthetic ester b) Soybean-based natural c) Uninhibited mineral oil
ester
NOTE This experiment was carried out at 105 °C for 48h under following conditions: air – air saturated, air+Cu –
air saturated in the presence of copper, N – nitrogen saturated, N +Cu – nitrogen saturated in the presence of
2 2
copper.
Figure 5 – Ethane generation in µl/l because of stray gassing

a Synthetic ester b) Soybean-based natural c) Uninhibited mineral oil
ester
NOTE This experiment was carried out at 105 °C for 48h under following conditions: air – air saturated, air+Cu –
air saturated in the presence of copper, N – nitrogen saturated, N +Cu – nitrogen saturated in the presence of
2 2
copper.
Figure 6 – Carbon monoxide generation in µl/l because of stray gassing
In natural esters the formation of ethane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide
increases with the polyunsaturated content in the base natural liquid as shown in Table 1 [11].
Natural esters from different sources (number of double bonds) can exhibit different gas
formations accordingly. This is most probably due to oxidation processes. Inhibited high grade
mineral oils (see IEC 60296 [26]) did not show stray gassing in this study.
Table 1 – Example of the dependence of dissolved gas formation (µl/l) on the linolenic
acid content of the base natural liquid (at 120 °C for 164 h) [11]
Linolenic acid content High oleic sunflower Peanut Soybean Flaxseed
(%)
0,2 0,2 7 53
Hydrogen 357 282 316 708
Methane 21 10 10 17
Ethane 4 26 563 2 371
Ethylene 8 16 7 16
Acetylene 0 0 0 0
Carbon monoxide 203 389 408 977
Carbon dioxide 876 2 232 1 330 3 212
NOTE Linolenic acid has 3 double bonds in its carbon chain.

5 Interpretation schemes
5.1 General
Transformers and liquid filled electrical equipment have different designs and are operated
differently. Gas formation and the proportion of fault gases depend on the type and location of
faults, as well as the volume, age and type of the transformer. Although generally following
standards (IEC 60475 and IEC 60567), sampling and testing of dissolved gases are also
subjected to variations depending on the on-site conditions, methods, and personnel
qualification. Therefore, there can be a certain ambiguity in the measured values. The
uncertainty on gas concentrations reported by laboratories and gas monitors, and therefore the
uncertainty on diagnosis provided by interpretation schemes, has been estimated in IEC 60567.
Sampling insulating liquid from transformers shall be done following standard method specified
in IEC 60475 and the sampling method, as well as possible deviations shall be communicated
to the testing laboratory. DGA results obtained with unvalidated in-house sampling methods
shall be used with a lot of caution or discarded. The solubility of gases in oil, related indirectly
to their volatility, is indicated in Annex A.
Analysis of gases dissolved in insulating liquid in the laboratory or in gas monitors in the case
of insulating liquids other than mineral oils shall be done following the standard method
specified in IEC 60567:2023, Annex F. Whenever possible, gas-in-oil standard samples should
be preferred for DGA calibration, to improve the accuracy of DGA results.
It is necessary to distinguish between gassing and faulty equipment. Identifying a fault in an
equipment requires engineering expertise regarding the type and design of the equipment as
well as the grid in which it is operated. Transient effects can take place especially during
commissioning, leading to high gas generation but not necessarily to a fault in the equipment.
Conversely, major failures have been observed in some cases at very low gas generation.
There are several interpretation schemes for mineral oils in transformers and similar equipment,
such as key gases, two-gas ratios, the IEC 60599 ratio method, and Duval's triangle/pentagons
which are used in several national and international standards, for example IEC 60599 or
IEEE Std C57.104-2019 [35]. Not all the interpretation schemes listed for mineral oils are
applicable to ester liquids.
Interpretation schemes for both mineral oils and esters use common tools for evaluation (see
IEC 60599, IEEE Std C57.104:2008 [34], IEEE Std C57.104:2019 [35], Clauses 16 to 22):
a) Type of fault gases
Schemes used for the interpretation of both mineral oils and ester liquids use the same fault
gases as markers deriving from the liquid
H , C H , CH , C H , C H
2 2 2 4 2 4 2 6
Additionally in case of mineral oils also carbon oxides (CO, CO ) and/or further hydrocarbon
gases (C H , C H ) have been evaluated.
3 6 3 8
b) Absolute gas values as a trigger action
The absolute values as an action trigger for the fault gases can vary to a large extent. This
is based on the experience of the users, geographical region, as well as on the type and
number of equipment investigated, e.g. trigger values for H can vary between 50 ppm and
400 ppm, depending on the evaluation scheme.
c) Two-gas ratios
Most common
...

IEC 63585 ®
Edition 1.0 2026-07
NORME
INTERNATIONALE
Interprétation de l'analyse des gaz dissous dans les esters naturels et
synthétiques
ICS 29.040.10  ISBN 978-2-8327-1390-7

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utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION . 6
1 Domaine d'application . 7
2 Références normatives . 7
3 Termes, définitions, abréviations, noms et formules chimiques . 7
3.1 Termes et définitions . 7
3.2 Abréviations, noms et formules chimiques . 10
3.2.1 Noms et formules chimiques . 10
3.2.2 Abréviations . 10
4 Exemples de production de gaz dans un transformateur rempli d'esters naturels et
synthétiques . 10
4.1 Généralités . 10
4.1.1 Généralités . 10
4.1.2 Propriétés physiques et chimiques . 11
4.1.3 Comportement de gassing sous claquage diélectrique et contrainte
thermique dans des expériences en laboratoire . 12
4.1.4 Stray gassing sous contrainte thermo-oxydative . 13
5 Schémas d'interprétation . 16
5.1 Généralités . 16
e e
5.2 90 ou 95 percentile des concentrations en gaz . 17
5.3 Rapports de gaz . 18
5.3.1 Généralités . 18
5.3.2 Rapports de deux gaz pour les décharges partielles (DP) dans les
esters synthétiques et naturels . 19
5.3.3 Rapport de deux gaz pour les décharges (D) dans les esters
synthétiques et naturels . 20
5.3.4 Rapport de deux gaz pour les défauts thermiques (T) dans les esters
synthétiques . 20
5.3.5 Rapport de deux gaz pour les défauts thermiques (T) dans les esters
naturels . 20
5.3.6 Considérations générales pour les rapports de deux gaz . 21
5.4 Taux d'augmentation des gaz . 21
5.5 Analyse des tendances . 22
5.6 Représentation graphique . 22
6 Analyse des gaz dissous lors des essais de réception en usine (FAT) . 23
7 Interprétation des bases de données . 23
7.1 Généralités . 23
7.2 Incertitudes dans l'interprétation des bases de données . 24
7.3 Restrictions relatives à l'interprétation des bases de données . 24
8 Fiabilité de l'AGD . 24
9 Vérifications de l'AGD . 24
10 Actions recommandées en fonction de l'interprétation des résultats de l'analyse
des gaz dissous . 25
11 Exemples de matériels avec évolution des gaz et analyse des tendances . 25
Annexe A (informative) Solubilité des gaz dans divers liquides isolants . 26
Annexe B (informative) Résultats de l'évaluation des bases de données . 27
B.1 Base de données sur les esters naturels (μl/l) . 27
B.2 Base de données sur les esters synthétiques (μl/l) . 28
Annexe C (informative) Exemples de matériels avec évolution des gaz et analyse des
tendances . 29
C.1 Généralités . 29
C.2 Exemple de décharge partielle (DP) par effet couronne . 29
C.2.1 Généralités . 29
C.2.2 Schéma d'interprétation . 29
C.2.3 Représentations graphiques . 30
C.2.4 Inspection du transformateur pour exemple C.2 . 31
C.3 Exemple de décharge (D) . 32
C.3.1 Généralités . 32
C.3.2 Schéma d'interprétation . 32
C.3.3 Représentations graphiques . 33
C.3.4 Inspection du transformateur pour exemple C.3 . 34
C.4 Exemple thermique (T) . 34
C.4.1 Généralités . 34
C.4.2 Schéma d'interprétation . 35
C.4.3 Représentations graphiques . 35
C.4.4 Inspection du transformateur pour exemple C.4 . 36
C.5 Évolution des tendances – Exemple C.5 . 37
C.5.1 Généralités . 37
C.5.2 Schéma d'interprétation . 38
C.5.3 Représentations graphiques . 38
C.5.4 Inspection du transformateur pour exemple C.5 . 39
C.6 Évolution des tendances – Exemple C.6 . 39
C.6.1 Généralités . 39
C.6.2 Schéma d'interprétation . 40
C.6.3 Représentations graphiques . 41
C.6.4 Inspection du transformateur pour exemple C.6 . 42
Annexe D (informative) Informations disponibles sur l'analyse des gaz dissous des
monoesters et des esters mélangés . 43
D.1 Ester d'acides gras de palme (PFAE) . 43
D.2 Esters mélangés selon l'IEC 63012 [33] . 43
Bibliographie . 44

Figure 1 – Production relative de gaz après 100 claquages conformément à
l'IEC 60156 [37] (5 s de pause entre les claquages sans entraînement) . 12
Figure 2 – Production de gaz après vieillissement à 120 °C pendant 64 h sur des
liquides isolants saturés en air . 13
Figure 3 – Production d'hydrogène en µl/l en raison du stray gassing . 14
Figure 4 – Production de méthane en µl/l en raison du stray gassing . 14
Figure 5 – Production d'éthane en µl/l en raison du stray gassing . 14
Figure 6 – Production de monoxyde de carbone en µl/l en raison du stray gassing . 15
Figure C.1 – Photographie de cire X trouvée après examen . 31
Figure C.2 – Photographie de la rupture de l'âme dans l'exemple C.3 . 34
Figure C.3 – Représentation graphique des tendances pour exemple C.5 . 39
Figure C.4 – Représentation graphique des tendances pour exemple C.6 . 41

Tableau 1 – Exemple de la dépendance de la formation des gaz dissous (µl/l) à la
teneur en acide linolénique du liquide naturel de base (à 120 °C pendant 164 h) [11] . 15
Tableau 2 – Exemple représentant la dépendance du niveau d'insaturation au type
d'huile de base . 20
Tableau A.1 – Exemples de coefficients de solubilité à 25 °C rapportés par
l'IEC 60567:2023, Annexe A, Tableau A.1 . 26
Tableau B.1 – Percentiles de gaz spécifiques produits à partir de différents types non
spécifiés d'esters naturels . 27
Tableau B.2 – Percentiles de gaz spécifiques produits à partir d'esters naturels à base
de soja . 27
Tableau B.3 – Percentiles de gaz spécifiques produits à partir d'esters naturels à base
de tournesol à haute teneur en acide oléique . 27
Tableau B.4 – Percentiles de gaz spécifiques produits à partir d'esters synthétiques . 28
Tableau C.1 – Données du transformateur pour exemple C.2 . 29
Tableau C.2 – Résultats d'AGD (en µl/l) pour exemple C.2 . 29
Tableau C.3 – Schéma d'interprétation selon les 5.2 à 5.5 pour exemple C.2 . 30
Tableau C.4 – Triangle de Duval pour exemple C.2 . 30
Tableau C.5 – Pentagone de Duval pour exemple C.2 . 31
Tableau C.6 – Données du transformateur pour exemple C.3 . 32
Tableau C.7 – Résultats d'AGD (en µl/l) pour exemple C.3 . 32
Tableau C.8 – Schéma d'interprétation selon les 5.2 à 5.5 pour exemple C.3 . 32
Tableau C.9 – Triangle de Duval pour exemple C.3 . 33
Tableau C.10 – Pentagone de Duval pour exemple C.3 . 33
Tableau C.11 – Données du transformateur pour exemple C.4 . 34
Tableau C.12 – Résultats d'AGD (en µl/l) pour exemple C.4 . 35
Tableau C.13 – Schéma d'interprétation selon les 5.2 à 5.5 pour exemple C.4. 35
Tableau C.14 – Triangle de Duval pour ester naturel à base de soja pour exemple C.4 . 36
Tableau C.15 – Pentagone de Duval pour ester naturel à base de soja pour
exemple C.4 . 36
Tableau C.16 – Données du transformateur pour exemple C.5 . 37
Tableau C.17 – Résultats d'AGD (en µl/l) pour exemple C.5 . 37
Tableau C.18 – Schéma d'interprétation selon les 5.2 à 5.5 pour exemple C.5. 38
Tableau C.19 – Pentagone de Duval pour ester naturel à base de soja pour
exemple C.5 . 39
Tableau C.20 – Données du transformateur pour exemple C.6 . 40
Tableau C.21 – Résultats d'AGD (en µl/l) pour exemple C.6 . 40
Tableau C.22 – Schéma d'interprétation selon les 5.2 à 5.5 pour exemple C.6. 40
Tableau C.23 – Pentagone de Duval pour ester naturel à base de soja pour
exemple C.6 . 41

COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
Interprétation de l'analyse des gaz dissous
dans les esters naturels et synthétiques

AVANT-PROPOS
1) La Commission Électrotechnique Internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de l'IEC). L'IEC a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. À cet effet, l'IEC – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et des
Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de l'IEC"). Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux
travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'IEC, participent également aux
travaux. L'IEC collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des
conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de l'IEC concernant les questions techniques représentent, dans la mesure du
possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de l'IEC intéressés
sont représentés dans chaque comité d'études.
3) Les Publications de l'IEC se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de l'IEC. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que l'IEC
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; l'IEC ne peut pas être tenue responsable de
l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de l'IEC s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de l'IEC dans leurs publications nationales
et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de l'IEC et toutes publications nationales ou
régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) L'IEC elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d'évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques de
conformité de l'IEC. L'IEC n'est responsable d'aucun des services effectués par les organismes de certification
indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à l'IEC, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou mandataires,
y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités nationaux de l'IEC,
pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre dommage de quelque
nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais de justice) et les dépenses
découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de l'IEC ou de toute autre Publication de l'IEC,
ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L'IEC attire l'attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l'utilisation d'un
ou de plusieurs brevets. L'IEC ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l'applicabilité de tout
droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l'IEC n'avait pas reçu
notification qu'un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d'avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse https://patents.iec.ch.
L'IEC ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevets.
L'IEC 63585 a été établie par le comité d'études 10 de l'IEC: Fluides pour applications
électrotechniques. Il s'agit d'une Norme internationale.
Le texte de cette Norme internationale est issu des documents suivants:
Projet Rapport de vote
10/1302/FDIS 10/1305/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à son approbation.
La langue employée pour l'élaboration de cette Norme internationale est l'anglais.
Ce document a été rédigé selon les Directives ISO/IEC, Partie 2, il a été développé selon les
Directives ISO/IEC, Partie 1 et les Directives ISO/IEC, Supplément IEC, disponibles sous
www.iec.ch/members_experts/refdocs. Les principaux types de documents développés par
l'IEC sont décrits plus en détail sous www.iec.ch/publications.
Le comité a décidé que le contenu de ce document ne sera pas modifié avant la date de stabilité
indiquée sur le site web de l'IEC sous webstore.iec.ch dans les données relatives au document
recherché. À cette date, le document sera
– reconduit,
– supprimé, ou
– révisé.
INTRODUCTION
L'analyse des gaz dissous (AGD) est l'un des outils de diagnostic les plus largement utilisés
pour détecter et évaluer les défauts dans les matériels électriques remplis de liquide isolant,
indépendamment qu'il s'agisse d'huile minérale, d'ester ou de liquide isolant silicone.
Cependant, l'interprétation des résultats de l'AGD est souvent complexe et il convient de
toujours la réaliser avec précaution, en impliquant un personnel expérimenté. Les normes pour
l'interprétation des gaz dissous dans l'huile sont considérées comme des lignes directrices. En
effet, même s'il existe une base scientifique pour expliquer la formation de gaz, l'interprétation
des données en ce qui concerne la cause de défaillance n'est pas une science exacte, mais
provient de preuves empiriques à partir desquelles des règles d'interprétation ont été déduites.
Des recommandations similaires pour l'évaluation de l'AGD (interprétation) existent déjà pour
l'huile minérale dans de nombreuses normes nationales et internationales, par exemple
TM 1 TM
l'IEC 60599 ou l'IEEE Std C57 .104-2019 [35] . La norme IEEE Std C57 .155-2014 [36]
décrit l'évaluation de l'analyse des gaz dissous des esters (principalement des esters naturels)
à partir de valeurs absolues.
Les liquides isolants à base d'esters synthétiques sont utilisés dans les matériels électriques
depuis la fin des années 70, les esters naturels depuis la fin des années 90. La demande en
énergie électrique augmente et, avec elle, la demande en esters synthétiques et naturels. Les
esters synthétiques et naturels sont souvent utilisés dans des environnements sensibles, en
raison de leurs points d'éclair et de feu élevés (en cas d'exigences strictes en matière
d'incendie), et étendus à de nombreuses applications, même indépendamment de leur
inflammabilité limitée. Il existe des normes relatives à la maintenance du liquide en soi, mais
peu de normes relatives à l'interprétation de l'analyse des gaz dissous. Le présent document
fournit des recommandations pour l'interprétation de l'analyse des gaz dissous dans les
matériels remplis d'esters.
___________
Les chiffres entre crochets renvoient à la Bibliographie.
1 Domaine d'application
Le présent document fournit des lignes directrices à l'opérateur de transformateur pour évaluer
les données d'analyse des gaz dissous (AGD) obtenues à partir de transformateurs remplis de
liquides à base d'ester naturel selon l'IEC 62770 [31] et d'ester synthétique selon l'IEC 61099
[29] et de matériels analogues. Les informations sur les matériels remplis de monoesters et
d'esters mélangés (IEC 63012 [33]) étant limitées, celles-ci sont actuellement incluses dans
l'Annexe D.
Les esters liquides sont présents dans l'ensemble des applications, y compris les réseaux de
transport et de distribution, les transformateurs industriels, de traction, d'énergie éolienne et
solaire, comme cela est indiqué dans les tableaux relatifs aux données recueillies dans le
présent document. Aujourd'hui, leur utilisation a été étendue aux transformateurs de puissance.
Les esters liquides sont également de plus en plus utilisés en combinaison avec des changeurs
de prises. En raison de l'insuffisance des données d'AGD disponibles, le matériel de
commutation est exclu du présent document.
Le présent document comprend les éléments suivants:
– production de gaz dans un transformateur rempli d'esters naturels ou synthétiques;
– valeurs indicatives de concentration de gaz valables pour l'utilisation d'outils d'interprétation
de l'AGD;
– méthodes pour l’interprétation des résultats des gaz dissous;
– actions recommandées en fonction de l'interprétation des résultats de l'analyse des gaz
dissous;
– exemples de matériels défectueux.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie
de leur contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule
l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de
référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
IEC 60475, Méthode d'échantillonnage des liquides isolants
IEC 60567:2023, Matériels électriques immergés - Échantillonnage de gaz libres et analyse des
gaz libres et dissous dans les huiles minérales et d'autres liquides isolants - Recommandations
IEC 60599:2022, Matériels électriques remplis d'huile minérale en service - Recommandations
relatives à l'interprétation de l'analyse des gaz dissous et des gaz libres
3 Termes, définitions, abréviations, noms et formules chimiques
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées
en normalisation, consultables aux adresses suivantes:
– IEC Electropedia: disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
NOTE Des termes plus spécifiques à l'interprétation de l'AGD et validés par les experts du CE 10 sont également
utilisés.
3.1.1
isolants liquides
3.1.1.1
ester naturel
huiles végétales obtenues à partir de graines et huiles obtenues à partir d'autres matériaux
biologiques appropriés et composées de triglycérides
[SOURCE: IEC 62770:2024 [31], 3.1.2]
3.1.1.2
ester synthétique
esters organiques de synthèse destinés aux matériels électriques conformes aux exigences de
la feuille de spécification 1 (Ester pour transformateur – Type T1) de l'IEC 61099
Note 1 à l'article: Voir l'IEC 61099:2010, Article 9.
3.1.2
défaut
événement imprévu ou défectuosité (anomalie) d'un dispositif qui peut donner lieu à une ou
plusieurs défaillances de ce dispositif, ou d'autres dispositifs associés
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.1]
3.1.3
défaillance
perte de l'aptitude à fonctionner comme cela est exigé
Note 1 à l'article: Dans les matériels électriques, une défaillance est la conséquence d'un défaut, un dommage ou
d'un incident qui nécessite la mise hors service, la réparation ou le remplacement du matériel, tel qu'un claquage
interne, une rupture de la cuve, un incendie ou une explosion.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.5]
3.1.4
défaut électrique
décharge partielle ou disruptive à travers l'isolation
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.6]
3.1.5
décharge partielle
décharge électrique dont le trajet se développe sur une partie seulement de l'isolation gazeuse,
liquide ou solide
Note 1 à l'article: Des décharges partielles par effet couronne peuvent se former dans les vides gazeux d'une
isolation solide mal imprégnée d'huile, ou dans les bulles d'air piégées. Les décharges partielles par effet couronne
produisent des gaz bien spécifiques (principalement de l'hydrogène) et sont abrégées par convention dans
l'IEC 60599 en "DP" ou "DP couronne". En raison des très grands nombres de DP couronne, de la cire X (solide
polymérisé à partir du liquide isolant) peut parfois se former. Il est souvent difficile de le déterminer par examen
visuel.
Note 2 à l'article: Les scintillations de faible énergie et le "cheminement" à la surface de matériaux isolants,
détectés lors d'essais électriques, sont souvent décrits comme des décharges partielles, mais il convient plutôt de
les considérer comme des décharges disruptives de faible énergie, étant donné qu'ils sont le résultat de claquages
diélectriques locaux de haute densité d'ionisation, ou de petits arcs, selon les conventions de la physique. Ils sont
caractérisés par la formation d'acétylène.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.7, modifié – L'article a été modifié pour inclure une description
détaillée.]
3.1.6
décharge disruptive
passage d'un arc électrique à la suite d'un claquage électrique
Note 1 à l'article: En fonction de la quantité d'énergie contenue dans la décharge, elle sera décrite comme décharge
de basse ou haute énergie, fondée sur le courant maximal, et la quantité de dommage subi par le matériau isolant.
[SOURCE: IEC 60050-212:2010 [23], 212-11-46]
3.1.7
défaut thermique
élévation (augmentation) excessive de la température dans l'isolation
Note 1 à l'article: Les causes types sont
– un refroidissement insuffisant ou un manque de circulation du liquide isolant;
– une chaleur excessive qui circule dans des parties métalliques adjacentes (par exemple, en raison de mauvais
contacts);
– des pertes dues à des courants de Foucault, des pertes vagabondes ou des flux de fuite;
– des courants trop élevés qui circulent dans l'isolation (en raison de pertes diélectriques élevées), conduisant à
un emballement thermique;
– un échauffement d'enroulement interne, de sélecteur ou de jonction de traversée;
– une surcharge.
[SOURCE: IEC 60599:2022, 3.1.9]
3.1.8
e e
ou 95 percentile des concentrations en gaz et taux d'augmentation des gaz
concentrations en gaz supérieures déterminées dans un pourcentage arbitraire de matériels en
service (par exemple, 90 % ou 95 % de la population) classés par ordre croissant de
concentration en gaz
Note 1 à l'article: En variante, d'autres valeurs fondées sur l'expérience service ou utilisateur justifiée peuvent être
appliquées.
Note 2 à l'article: Ces valeurs diffèrent selon les types de matériels et les réseaux, en fonction de l'âge du
transformateur, du type et de l'emplacement du défaut, des pratiques d'exploitation (niveaux de charge, climat, etc.)
et dépendent également du nombre disponible de matériels et d'analyses inclus dans les bases de données évaluées.
e e
Note 3 à l'article: Le 90 et le 95 percentile n'ont pas pour objet de servir de seuils, d'alertes ou de limites d'alarme,
mais sont destinés à déclencher des diagnostics avec des investigations plus approfondies.
3.2 Abréviations, noms et formules chimiques
3.2.1 Noms et formules chimiques
Nom Formule
Azote N
Oxygène O
Hydrogène H
Monoxyde de carbone CO
Dioxyde de carbone CO
Méthane CH
Éthane C H
2 6
Éthylène C H
2 4
Acétylène C H
2 2
NOTE L'acétylène et l'éthyne sont tous deux utilisés pour le C H ; l'éthylène et l'éthène sont tous deux utilisés
2 2
pour le C H . Dans le présent document, les noms chimiques éthylène et acétylène sont utilisés.
2 4
3.2.2 Abréviations
D décharge disruptive – voir le 3.1.6
AGD analyse des gaz dissous (voir l'IEC 60567)
FAT (Factory Acceptance Tests) essais de réception en usine
OLTC (On-Load Tap-Changer) changeur de prises en charge
DP décharges partielles – voir le 3.1.5
PFAE (Palm Fatty Acid Ester) ester d'acides gras de palme
SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) analyse de la réponse en fréquence de
balayage
T défaut thermique – voir le 3.1.7
µl/l V /V en µl/l, ce qui correspond aux
gaz huile
parties par million (1 ppm) en volume de
gaz dans l'huile. Voir l'IEC 60567:2023,
9.7, Note 1.
4 Exemples de production de gaz dans un transformateur rempli d'esters
naturels et synthétiques
4.1 Généralités
4.1.1 Généralités
Les esters sont utilisés dans des environnements sensibles et dans les applications éoliennes
sur terre et en mer. Cependant, l'élimination des esters, des produits chimiques et des
conteneurs d'échantillons mentionnés dans le présent document peut être soumise à des
exigences réglementaires et il convient de prendre toutes les précautions pour empêcher leur
rejet dans l'environnement.
Les différentes propriétés entraînent différentes valeurs dans les procédures de maintenance,
par exemple l'acidité, comme cela est décrit dans l'IEC 61203 [30] et l'IEC 62975 [32], et elles
peuvent influencer le comportement de gassing des esters synthétiques et naturels.
Les esters liquides sont déjà utilisés depuis de nombreuses années dans les matériels
électriques. L'utilisation la plus courante est celle des transformateurs de distribution et des
transformateurs industriels (de traction et offshore). Jusqu'à présent, l'expérience avec les
transformateurs de moyenne puissance est limitée, en raison du nombre relativement faible de
transformateurs remplis d'esters de ce type. Cela se reflète dans les bases de données
rassemblées.
Les gaz de défaut produits dans les esters liquides dans des conditions de défaut sont les
mêmes que ceux produits dans l'huile minérale, mais les rapports et les taux peuvent être
différents. Cela peut être dû à leurs différences de structure moléculaire par rapport aux huiles
minérales. Il existe une ambiguïté, par exemple en ce qui concerne les valeurs absolues à
utiliser comme valeurs de déclenchement ou les rapports de gaz.
Les comportements de solubilité et de volatilité des gaz en fonction de la température dans les
esters suivent des règles similaires à l'huile minérale.
Comme cela a été mentionné dans l'introduction, les schémas d'interprétation pour l'huile
minérale et les esters doivent être considérés comme des lignes directrices et non comme des
règles exactes.
4.1.2 Propriétés physiques et chimiques
Les esters naturels et synthétiques présentent des propriétés chimiques et physiques
différentes de celles des huiles minérales (voir l'IEC 62770 [31] et l'IEC 61099 [29]). La
viscosité plus élevée par rapport aux huiles minérales isolantes peut entraîner des durées de
formation d'arc plus longues avec les OLTC de type rupture d'arc [1]. Pour cette raison, les
OLTC de type sous vide sont privilégiés.
Les esters peuvent être hydrolysés par l'eau, ce qui peut conduire à une acidité plus élevée et
finalement à une concentration plus élevée en dioxyde de carbone. L'oxydation dans un
matériel à respiration libre dans le cas des esters synthétiques peut également conduire à une
concentration plus élevée en dioxyde de carbone. Cependant, il n'existe aucune preuve que les
gaz CO et CO générés sont liés à la dégradation des matériaux cellulosiques (comme cela est
prouvé dans l'huile minérale). Comme de nombreux transformateurs remplis d'esters peuvent
avoir une isolation en papier ou en aramide (ou les deux), il est difficile à ce stade d'évaluer la
source d'une concentration élevée en dioxyde de carbone.
Les molécules d'ester naturel sont composées de longues chaînes d'hydrocarbures et peuvent
avoir une ou plusieurs liaisons doubles appelées insaturations. Plusieurs liaisons doubles
insaturées provoquent la formation d'éthane et d'hydrogène, en particulier en présence d'air.
Cette formation de gaz est principalement due à la décomposition d'acides gras polyinsaturés
spécifiques, comme l'acide linolénique, qui sont davantage présents dans certains types
d'esters tels que ceux à base de soja et de colza que dans ceux à base de tournesol à haute
teneur en acide oléique. Les liaisons insaturées facilitent l'oxydation, de sorte que les esters
naturels neufs sont recommandés uniquement pour les matériels qui ne sont pas situés à l'air
libre, car ces liquides sont sujets à une oxydation rapide. L'éthane est présumé être présent
dans les liquides à base d'esters naturels en raison de la réaction des radicaux libres. La
concentration en gaz se stabilise généralement au fil du temps; toutefois, si l'éthane continue
d'augmenter, cela peut indiquer la présence d'air dans le transformateur.
NOTE Certains monoesters et mélanges de monoesters peuvent avoir une plus faible viscosité, voir l'Annexe D.
4.1.3 Comportement de gassing sous claquage diélectrique et contrainte thermique
dans des expériences en laboratoire
4.1.3.1 Généralités
L'expérience utilisateur d'essais en laboratoire montre que les principales manifestations de
défaut dans les analyses des gaz dissous dans l'huile sont similaires à celles de l'huile minérale.
De nombreuses recherches systématiques sur l'expérience de gassing et des comparaisons
ont été réalisées. Les résultats du comportement des gaz dissous dans l'huile lors de
l'extraction sous vide d'huile minérale non inhibée, d'ester synthétique et d'ester naturel à base
de soja dans des conditions diélectriques et thermiques sont donnés ci-dessous.
NOTE Par rapport aux huiles minérales, les esters présentent un comportement différent sous contrainte
diélectrique, comme la formation et la propagation des streamers, polarités positives et négatives par rapport aux
huiles minérales. En outre, leur tendance au chargement électrostatique est différente [2], [3]. La tendance au
gassing (selon l'IEC 60628 [27]) des esters synthétiques et naturels est également différente.
4.1.3.2 Exemple pour la production de gaz dans des conditions de claquage
diélectrique [4]
Un exemple pour la production de gaz dans des conditions de claquage est donné à la Figure 1.

NOTE Lors de cette expérience, une huile minérale non inhibée stray gassing selon l'IEC 60296 et un ester naturel
à base de soja ont été utilisés.
Figure 1 – Production relative de gaz après 100 claquages conformément
à l'IEC 60156 [37] (5 s de pause entre les claquages sans entraînement)
4.1.3.3 Exemple pour la production de gaz dans des conditions de contraintes
thermiques [4]
Un exemple pour la production de gaz après vieillissement à 120 °C pendant 64 h sur des
liquides isolants saturés en air (c'est-à-dire stray gassing thermique de l'huile selon la définition
de [7]) est donné à la Figure 2. À cette température, un niveau de gassing comparable au stray
gassing (voir le 4.1.4) est attendu. Cependant, dans le cas d'un défaut thermique, la quantité
de méthane et d'éthylène produite est beaucoup plus élevée [5], [6].
NOTE Lors de cette expérience, une huile minérale non inhibée stray gassing selon l'IEC 60296 et un ester naturel
à base de soja ont été utilisés.
Figure 2 – Production de gaz après vieillissement à 120 °C
pendant 64 h sur des liquides isolants saturés en air
La similitude du profil des gaz entre les esters liquides et l'huile minérale dans des conditions
de décharges partielles par effet couronne a été établie dans d'autres publications [8], [9].
Même si les profils de gaz des esters synthétiques et naturels pour les décharges partielles,
les décharges et les défauts thermiques sont similaires à ceux des huiles minérales, les
concentrations particulières en gaz peuvent être différentes.
4.1.4 Stray gassing sous contrainte thermo-oxydative
Des études de stray gassing en présence et en l'absence d'air, ainsi qu'en présence et en
l'absence de cuivre, ont été effectuées par le CIGRE WG D1.70 à 105 °C pendant 48 h [10].
Les résultats pour l'ester synthétique (voir l'IEC 61099 [29]) et pour l'ester naturel à base de
soja (voir l'IEC 62770 [31]) par rapport à l'huile minérale non inhibée (voir l'IEC 60296 [26])
sont donnés aux Figures 3 a) à 3 c) (hydrogène), Figures 4 a) à 4 c) (méthane), Figures 5 a) à
5 c) (éthane) et Figures 6 a) à 6 c) (monoxyde de carbone), respectivement. Aucun acétylène
n'a été produit dans ces conditions d'essai. La quantité d'éthylène produite dans ces conditions
en utilisant ces liquides isolants est négligeable, et n'est donc pas représentée sur le graphique.
Le comportement d'autres types d'esters naturels peut être différent.
a) Ester synthétique b) Ester naturel c) Huile minérale
à base de soja non inhibée
NOTE Cette expérience a été effectuée à 105 °C pendant 48 h dans les conditions suivantes: air – saturé en air,
air + Cu – saturé en air en présence de cuivre, N – saturé en azote, N + Cu – saturé en azote en présence de
2 2
cuivre.
Figure 3 – Production d'hydrogène en µl/l en raison du stray gassing

a) Ester synthétique b) Ester naturel c) Huile minérale
à base de soja non inhibée
NOTE Cette expérience a été effectuée à 105 °C pendant 48 h dans les conditions suivantes: air – saturé en air,
air + Cu – saturé en air en présence de cuivre, N – saturé en azote, N + Cu – saturé en azote en présence de
2 2
cuivre.
Figure 4 – Production de méthane en µl/l en raison du stray gassing

a) Ester synthétique b) Ester naturel c) Huile minérale
à base de soja non inhibée
NOTE Cette expérience a été effectuée à 105 °C pendant 48 h dans les conditions suivantes: air – saturé en air,
air + Cu – saturé en air en présence de cuivre, N – saturé en azote, N + Cu – saturé en azote en présence de
2 2
cuivre.
Figure 5 – Production d'éthane en µl/l en raison du stray gassing
a) Ester synthétique b) Ester naturel c) Huile minérale
à base de soja non inhibée
NOTE Cette expérience a été effectuée à 105 °C pendant 48 h dans les conditions suivantes: air – saturé en air,
air + Cu – saturé en air en présence de cuivre, N – saturé en azote, N + Cu – saturé en azote en présence de
2 2
cuivre.
Figure 6 – Production de monoxyde de carbone en µl/l en raison du stray gassing
Dan
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